Hệ thống phun dầu diesel. Thiết kế, ưu điểm và nhược điểm

Không giống như động cơ xăng, động cơ diesel đã có phun nhiên liệu ngay từ đầu. Chỉ có hệ thống phun, phụ kiện và áp suất của nhiên liệu cung cấp cho xi lanh là thay đổi.

Nguyên lý làm việc của động cơ diesel hay thường gọi là động cơ diesel hoàn toàn khác với động cơ xăng. Trong xe chở nhiên liệu, hỗn hợp nhiên liệu-không khí đi vào buồng đốt phía trên piston. Sau khi nén, hỗn hợp này bốc cháy do sự đánh thủng tia lửa điện ở các điện cực của bugi. Đây là lý do tại sao động cơ xăng còn được gọi là động cơ đánh lửa bằng tia lửa điện (SI).

Trong động cơ diesel, piston trong buồng đốt chỉ nén không khí, dưới tác động của áp suất rất lớn (ít nhất là 40 bar - do đó có tên "áp suất cao") được đốt nóng đến nhiệt độ 600-800 ° C. Việc phun nhiên liệu vào không khí nóng như vậy dẫn đến việc nhiên liệu trong buồng đốt tự bốc cháy ngay lập tức. Vì lý do này, hệ thống truyền lực diesel còn được gọi là động cơ đánh lửa nén (CI). Ngay từ đầu, chúng được cung cấp bằng cách bơm nhiên liệu vào buồng đốt chứ không phải vào đường ống nạp, bộ phận này chỉ cung cấp không khí cho động cơ. Tùy thuộc vào việc chia buồng đốt hay không, động cơ diesel được chia thành các đơn vị công suất phun gián tiếp hoặc trực tiếp.

Tiêm gián tiếp

Dầu diesel, mặc dù ra mắt với hệ thống phun trực tiếp, nhưng không được sử dụng lâu. Giải pháp này gây ra quá nhiều vấn đề và trong ngành công nghiệp ô tô, nó đã được thay thế bằng phương pháp phun gián tiếp được cấp bằng sáng chế vào năm 1909. Phun trực tiếp vẫn còn trong các động cơ tĩnh và động cơ thủy cỡ lớn, cũng như trong một số xe tải. Các nhà thiết kế xe du lịch ưa chuộng động cơ diesel phun gián tiếp, vận hành êm ái hơn và ít tiếng ồn hơn.

Thuật ngữ "gián tiếp" trong động cơ diesel có nghĩa hoàn toàn khác so với trong động cơ xăng, trong đó phun gián tiếp là phun hỗn hợp nhiên liệu không khí vào đường ống nạp. Trong động cơ diesel phun gián tiếp, cũng như trong thiết kế phun trực tiếp, nhiên liệu được phun nguyên tử bởi kim phun cũng đi vào buồng đốt. Chỉ là nó được chia thành hai phần - một phần phụ, trong đó nhiên liệu được phun vào, và phần chính, tức là. không gian ngay phía trên pít-tông, trong đó diễn ra quá trình đốt cháy nhiên liệu chính. Các buồng được kết nối với nhau bằng một kênh hoặc nhiều kênh. Về hình thức và chức năng, các buồng được chia thành các bể chứa sơ bộ, xoáy và không khí.

Loại thứ hai không thể được sử dụng, vì việc sản xuất của chúng thực tế đã ngừng hoạt động. Trong trường hợp buồng chứa trước và buồng xoáy, vòi phun được lắp bên cạnh buồng phụ và phun nhiên liệu vào đó. Tại đó, quá trình đánh lửa xảy ra, sau đó nhiên liệu được đốt cháy một phần sẽ đi vào buồng chính và cháy ra ngoài ở đó. Các loại động cơ có buồng trước hoặc buồng xoáy chạy êm và có thể có hệ thống tay quay nhẹ. Chúng không nhạy cảm với chất lượng nhiên liệu và có thể có vòi phun thiết kế đơn giản. Tuy nhiên, chúng kém hiệu quả hơn so với động cơ diesel phun trực tiếp, tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn và khó khởi động động cơ nguội. Ngày nay, động cơ diesel phun gián tiếp trên xe du lịch đã là dĩ vãng và không còn được sản xuất nữa. Chúng hiếm khi được tìm thấy trên những chiếc xe hiện đại trên thị trường ngày nay. Chúng chỉ có thể được tìm thấy trong các thiết kế như Hindustan và Tata của Ấn Độ, UAZ của Nga, Mitsubishi Pajero thế hệ cũ được bán ở Brazil hoặc Volkswagen Polo được cung cấp ở Argentina. Chúng được sử dụng với số lượng lớn hơn nhiều trong các phương tiện hậu mãi.

Phun trực tiếp

Tất cả bắt đầu với anh ta. Tuy nhiên, những lợi ích của việc tiêm trực tiếp ban đầu không được khai thác. Tầm quan trọng của việc xoay vòng nhiên liệu thích hợp không được biết đến và quá trình đốt cháy của nó không được tối ưu. Các cục nhiên liệu hình thành, góp phần hình thành muội than. Các quá trình trên piston diễn ra quá nhanh, các động cơ làm việc căng thẳng, nhanh chóng phá hủy ổ trục trục khuỷu. Vì lý do này, phương pháp tiêm trực tiếp đã bị loại bỏ, chuyển sang phương pháp tiêm gián tiếp.

Sự trở lại cội nguồn, nhưng trong một phiên bản hiện đại, chỉ xảy ra vào năm 1987, khi Fiat Croma 1.9 TD được sản xuất hàng loạt. Việc phun nhiên liệu trực tiếp đòi hỏi thiết bị phun hiệu quả, áp suất phun cao, nhiên liệu chất lượng tốt và một bộ trục khuỷu rất khỏe (và do đó nặng). Tuy nhiên, nó mang lại hiệu quả cao và dễ dàng khởi động động cơ nguội. Các giải pháp hiện đại cho động cơ diesel phun trực tiếp chủ yếu dựa trên các đầu phẳng hoàn toàn và các piston có các khoang (khoang) được định hình thích hợp. Các khoang chịu trách nhiệm tạo ra sự hỗn loạn chính xác của nhiên liệu. Phun trực tiếp ngày nay được sử dụng rộng rãi trong động cơ diesel xe du lịch.

Phun Trực Tiếp - Pump Injectors

Trong động cơ diesel truyền thống, các loại máy bơm khác nhau có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu. Trong thời kỳ tiên phong, việc phun nhiên liệu được thực hiện bằng khí nén; vào những năm 20, điều này được thực hiện với các máy bơm dầu được thiết kế lại. Vào những năm 300, máy bơm đặc biệt được thiết kế cho động cơ diesel đã được sử dụng rộng rãi. Ban đầu, nó dựa trên các máy bơm nối tiếp tạo ra áp suất thấp (lên đến 60 bar). Mãi cho đến những năm 1000, các máy bơm hiệu quả hơn với bộ phân phối hướng trục (trên 80 bar) mới xuất hiện. Vào giữa những năm bảy mươi, họ nhận được điều khiển phun bằng cơ khí, và vào giữa những năm tám mươi, họ nhận được điều khiển điện tử (BMW 524td, 1986).

Kim phun bơm được sử dụng trên xe tải vào những năm 30 là một cách phun nhiên liệu hơi khác, chúng được Volkswagen quan tâm sử dụng rộng rãi trên xe du lịch, lần đầu tiên vào năm 1998 (Passat B5 1.9 TDI). Tóm lại, kim phun bơm là một kim phun có bơm riêng, được dẫn động bằng trục cam. Như vậy, toàn bộ quá trình tạo áp và bơm vào xi lanh được giới hạn ở đầu xi lanh. Hệ thống rất nhỏ gọn, không có đường dẫn nhiên liệu nối máy bơm với kim phun. Do đó, không có xung động vòi phun, gây khó khăn cho việc điều chỉnh liều lượng nhiên liệu và rò rỉ. Vì nhiên liệu hóa hơi một phần trong buồng phun của bộ phận, thời gian phun có thể nhỏ (khởi động dễ dàng). Tuy nhiên, quan trọng nhất là áp suất phun rất cao từ 2000-2200 bar. Liều lượng nhiên liệu trong xi lanh hòa trộn nhanh chóng với không khí và đốt cháy rất hiệu quả.

Nói chung, động cơ diesel bơm-phun được đặc trưng bởi hiệu suất cao, tiêu thụ nhiên liệu thấp, tốc độ cao và khả năng đạt được mật độ công suất cao. Nhưng việc chế tạo động cơ một kim phun rất tốn kém, chủ yếu là do sự phức tạp của đầu xi lanh. Công việc của anh ấy rất vất vả và ồn ào. Khi được cung cấp bởi các kim phun đơn vị, các vấn đề về khí thải cũng phát sinh, điều này góp phần lớn vào việc VW từ bỏ giải pháp này.

Tiêm trực tiếp - Common Rail

Phần tử quan trọng nhất của hệ thống phun Common Rail là "Common Rail", một loại bồn chứa, còn được gọi là "bộ tích lũy nhiên liệu có áp", trong đó một máy bơm sẽ bơm nhiên liệu diesel. Nó đi vào các vòi phun không trực tiếp từ máy bơm, mà từ bể chứa, trong khi vẫn duy trì cùng một áp suất cho mỗi xi lanh.

Theo nghĩa bóng, chúng ta có thể nói rằng mỗi kim phun không chờ một phần nhiên liệu từ bơm, nhưng vẫn có nhiên liệu ở áp suất rất cao. Các xung điện tác động lên kim phun đủ để cung cấp nhiên liệu cho các buồng đốt. Hệ thống như vậy cho phép bạn tạo ra nhiều pha phun (thậm chí 8 pha mỗi lần phun), dẫn đến quá trình đốt cháy nhiên liệu rất chính xác với áp suất tăng dần. Áp suất phun rất cao (1800 bar) cho phép sử dụng các kim phun có lỗ phun rất nhỏ cung cấp nhiên liệu gần như ở dạng sương.

Tất cả những điều này được bổ sung bởi hiệu suất động cơ cao, vận hành êm ái và độ ồn thấp (mặc dù phun trực tiếp), khả năng cơ động tốt và lượng khí thải thấp. Tuy nhiên, động cơ common rail yêu cầu nhiên liệu chất lượng cao nhất và bộ lọc tốt nhất. Các chất bẩn trong nhiên liệu có thể phá hủy kim phun và gây ra hư hỏng mà việc sửa chữa rất tốn kém.